Фрагмент для ознакомления
2
ВВЕДЕНИЕ
В данной работе рассмотрены основные марки сталей, которые используют для изготовления насосных штанг. Также описаны основные методы упрочнения, благодаря которым можно продлить срок их эксплуатации.
Целью работы является анализ марок сталей для производства штанг насосов, используемых в нефтегазовых промыслах, рассмотрение основных видов термической обработки, увеличивающей прочность, износоустойчивость и долговечность насосных штанг.
Штанговые глубинные насосы обладают рядом достоинств: простотой конструкции, возможностью откачки жидкости из нефтяных скважин, когда другие способы эксплуатации неприемлемы или экономически невыгодны, механизацией процесса откачки, простотой регулирования отбора жидкости и обслуживания установки. Если разбирать станок-качалку по деталям, то главной и ответственной деталью будет штанга глубинного плунжерного насоса. Насосные штанги представляют собой стержень круглого поперечного сечения с высаженными концами, на которых располагается участок квадратного сечения и резьба. Резьба служит для соединения штанг с муфтами, а участок квадратного сечения используется для захвата штанги ключом при свинчивании и развинчивании резьбового соединения.
Насосные штанги предназначены для передачи возвратно-поступательного движения плунжеру насоса. На сегодняшний день для изготовления штанг глубинного плунжерного насоса используют стали: 40, 20Н2М, 15Х2НМФ. Штанги, изготовленные из этих материалов, используются для добычи нефти и соответствуют классу прочности Д.
1. Назначение и конструкция насосных штанг
Эксплуатация нефтяных скважин штанговыми насосами – наиболее распространенный способ добычи нефти, охватывающий более 65 % действующего фонда скважин [1]. Современными штанговыми насосными установками можно добывать нефть из одного или двух пластов скважин глубиной до 3500 м., с дебитом жидкости от нескольких кубометров до нескольких сотен кубометров в сутки. Колонна штанг – один из наиболее ответственных элементов установки, работающей в наиболее напряженных условиях. Прочность и долговечность штанг, как правило, обусловливает подачу, как всей установки, так и максимальную глубину спуска насоса.
Обрыв штанг вызывает простои и необходимость подземного ремонта. Разрушение колонны штанг происходит, как правило, либо при разрыве тела штанги, либо при разрушении резьбовых соединений [2]. Помимо штанг со сплошным сечением, применяют полые штанги для привода скважинного насоса с использованием внутрискважинной депарафинизации, деэмульсации, ингибирования – в этих случаях по внутренней полости штанг подается с поверхности к насосу соответствующий химический реагент. Кроме того, их используют для отбора продукции при одновременно-раздельной эксплуатации пластов, а также при необходимости подъема пластовой жидкости с повышенной скоростью, например, для предотвращения образования песчаных пробок [1].
За основу анализа была взята штанга для глубинного плунжерного насоса ШН19. Этими штангами в настоящее время оборудовано большинство скважин. Насосные штанги представляют собой стержень круглого поперечного сечения с высаженными концами, на которых располагается участок квадратного сечения и резьба, показана на рисунке 1. Резьба служит для соединения штанг с муфтами, а участок квадратного сечения используется для захвата штанги ключом при свинчивании и развинчивании резьбового соединения. Насосные штанги предназначены для передачи возвратно-поступательного движения плунжеру насоса.
Фрагмент для ознакомления
3
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Булатов А.И. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин / А.И. Булатов [и др.]// Учебник для ВУЗов – Москва: ООО Недра – Бизнесцентр 2014 – 1007с.
2 Баграмов Р.А. Основные требования, предъявляемые к буровым установкам, и методика оценки их качества / Баграмов Р.А. // Учебное пособие. – Москва: ГАНГ им. И.М. Губкина, 1997. – 22 с.
3 Пат. 1833688 СССР, МПК5 G 01 N 3/32. Способ испытаний материалов конструкций на усталость / Семенов В.В., Вассерман Н.Н., Замесов Л.А.; заявитель и патентообладатель ОАО «ПермНИПИнефть» – №4872114/28; заявл. 05.10.90; опубл. 20.11.2001.
4 Ивановский В.Н.Почему рвутся штанговые колонны. / Ивановский В.Н. [и др.]// Территория НЕФТЕГАЗ. – 2007. №3. – ЗЗ–37 с.
5 Семенов В.В. Технологические процессы, обеспечивающие эффективную работу глубинного плунжерного насоса: диссертация / В.В. Семенов– Уфа 2010.
6 Семенов В.В. Установка для неразрушающего контроля; глубиннонасосных штанг/ В.В. Семенов, В.П. Василяди, А.Н. Сюр, А.В Кардынов; заявитель и патентообладатель ОАО «ПермНИПИнефть». – № 96111200/28; заявл. 06.06.96; опубл. 10.03.98.
7 Пат. 2049572 РФ, МПК6 В 21 D 3/12. 25/00. Устройство, для правки изделий растяжением /Семенов В.В., Василяди В.П., Омеличкин C.B., Бурков Ю.Г.; заявитель и патентообладатель «ПермНИПИнефть». - № 93010630/08; заявл. 01.03.93; опубл. 10.12.95.
8 Пат. 2076008 РФ, МПК6 G 01 N 19/08. Способ контроля насосных штанг при: их правке /Пепеляев В.В., Семенов В.В., Иепеляева В.Б.; заявители и патентообладатели: Семенов B.B., Пепеляев В.В., Пепеляева ВФ. – № 93057286/08; заявл: 24.12.93; опубл. 27:03.97.
9 Пат. 2115917 РФ, МПК6 01 N 27/80, G 01 N 27/82.Способ контроля структуры металла протяженного изделия/ Семенов В.В., Калугин В.Е., Вассерман Н.Н.; заявители и патентообладатели ОАО1 «ПермНИПИнефть», ЗАО «ИНОКАР». - №96122014/28; заявл. 13.11.96; опубл. 20.07.98.
10 Семенов В.В. Работоспособность штанг насосных во взаимосвязи со структурой материала длинномерного изделия / В.В. Семенов, В.В. Пепеляев //Нефтепромысловое:дело:НТЖ/В№ШОЭНГ – 2008. №12. – 37–45 с.
11 Пат. 2077654 РФ, МПК6 Е 21 В 17/00. Глубинно-насосная штанговая колонна /Семенов В.В., Дюжиков А.Е.; заявители Семенов В.В., Дюжиков А.Е., патентообладатели АО «Очерский машзавод», ТОО ДСП «Технология», Семенов В.В., Дюжиков А.Е. - № 94005202/03; заявл. 14.02.94; опубл. 20.04.97. 12 Семенов В.В. Установление механических характеристик насосных штанг, их сортировка по классам прочности в процессе восстановления пространственной геометрии тела штанги/ В.В. Семенов, Н.П. Надымов// Новые материалы и технологии в машиностроении – Междун. науч.-технТюмГНУ: Тюмень, 2000. – 124–125 с.
13 Сакянц А.И. Анализ работы штанговых насосов и штанг в скважинах с глубиной подвески более 1500 м / А.И. Сакянц– НГДУ Азербайджанское нефтяное хозяйство. –1985. № 8. – 31–33 с.
14 Янчишин Ф.П. Выносливость стали в активных средах при наличии концентраторов напряжения / Ф.П. Янчишин // Вопросы машиноведения и прочности в машиностроении; Т.7, вып.6. Киев, Изд-во АН УССР, 1960 г., 10–119 с.
15 Фаерман И.Л. Штанги для глубинных насосов / И.Л. Фаерман– Баку: Азнефтеиздат. 1955. –323 с.
16 Дрэготеску Н.Д. Глубинно-насосная добыча нефти /Н.Д. Дрэготеску– Москва: Недра, 1966. – 418 с.
17 Песляк Ю.А., Уразаков К.Р. Расчет прижимающих сил муфт в наклонно направленной скважине / Ю.А.Песляк, К.Р. Уразаков// Эксплуатация и ремонт скважин: –БашНИНИнефть. Уфа,1985. – 28–38 с.
18 Пчелинцев Ю.В. Нормативная долговечность работы штанг в наклонно направленных скважинах / Ю.В. Пчелинцев– Москва: ОАО ВНИИОЭНГ 1997. – 88 с.
19 Пчелинцев Ю.В. Эксплуатация часто ремонтируемых наклонно направленных скважин / Ю.В. Пчелинцев – Москва: ОАО ВНИИОЭНГ. 2000. – 370 с.
20 Круман Б.Б. Расчеты при эксплуатации скважин штанговыми насосами / Б.Б. Круман– Москва: Недра, 1980. – 317 с.
21 Дрэготеску Н.Д. Глубинно-насосная добыча нефти / Н.Д. Дрэготеску– Москва: Недра, 1966. – 418 с.
22 Круман Б.Б. Глубинно-насосные штанги / Б.Б. Круман– Москва: Недра. 1977. – 181 с.
23 Ивановский В.Н. Почему рвутся штанговые колонны. / Ивановский В.Н. [и др.]// Территория НЕФТЕГАЗ – 2007. №3. – ЗЗ–37 с.
24 Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов / Ю.М. Лахтин – М.: Металлургия, 1983. – 198–199 с.
25 Сакянц А.И. Анализ работы штанговых насосов и штанг в скважинах с
глубиной подвески более 1500 м / А.И. Сакянц – НГДУ Азербайджанское нефтяное хозяйство. –1985. № 8. – 31–33 с.
26 Состояние штанговой глубиннонасосной эксплуатации нефтяных скважин за рубежом /Серия Нефтепромысловое дело (Обзор зарубежной литературы). – Москва: ВНИИОЭНГ 1976. – 54 с.
27 Фаерман И.Л. Штанги для глубинных насосов / И.Л. Фаерман– Баку: Азнефтеиздат 1955. – 323 с.
28 Биргер П.А. Остаточное напряжения / П.А. Биргер – Москва: МашГИЗ, 1963. – 232 с.
29 Арзамасов Б.Н. Конструкционные материалы / Б.Н. Арзамасов– 1990, – 687с.
30 Стерин И.С. Машиностроительные материалы Основы металловедения и термической обработки / И.С. Стерин– 2003, – 344 с.
